Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> 3d printen

Hoe krijg je sterkere 3D-geprinte onderdelen

Met 3D-printen kunnen sterke polymeer- en metalen onderdelen worden gemaakt. Voor bepaalde toepassingen van 3D-geprinte onderdelen kan echter veel meer kracht nodig zijn. Ontwerp en materiaalkeuze zijn de meest kritische factoren die de sterkte van een 3D-geprint onderdeel bepalen. Zelfs een goed ontworpen onderdeel kan echter zwakte vertonen en falen in dienst als andere eenvoudige en belangrijke technieken voor krachtverbetering worden genegeerd.

Er zijn verschillende technieken om 3D prints te versterken. Deze kunnen worden gegroepeerd in drie brede categorieën:onderdeelgeometrie, afdrukinstellingen en nabewerking.

Deelgeometrie

De geometrie van het onderdeel speelt een cruciale rol bij het bepalen van de sterkte van een 3D-print. Het gebruik van filets en afschuiningen verhoogt de mechanische sterkte van randen, terwijl gussets en ribben structurele ondersteuning bieden.

Gebruik filets of afschuiningen

Filets of afschuiningen bieden een sterke basis voor dunnere secties in 3D-onderdelen. Ze voorkomen dat de spuitmondjes delicate delen van de print afstoten.

Gebruik ribben en gussets

Ribben en gussets zijn dunne extrusies die loodrecht uit een muur of vlak steken. Ze bieden ondersteuning en vergroten de sterkte van het onderdeel. De dikte van de ribben moet de helft van de wanddikte zijn en moet op een minimale afstand van tweemaal de wanddikte worden geplaatst. Grote en hoge ribben moeten worden vermeden; in plaats daarvan moeten meerdere kleine ribben worden gebruikt.

3D-afdrukinstellingen

Optimale instellingen van het 3D-printproces zijn nodig om sterkere onderdelen te produceren. Deze instellingen omvatten het volgende.

Infill in 3D-printen

Infill verwijst eenvoudigweg naar de hoeveelheid materiaal binnen de buitenmuren van het 3D-onderdeel. Deze techniek wordt vaak gebruikt bij FDM 3D-printen om de sterkte te vergroten. De infill-instelling wordt op twee manieren gedaan, infill-patroon en infill-dichtheid.

Invulpatroon

Dit is een repetitieve structuur die de ruimte in een 3D-geprint onderdeel opvult. Het is meestal aan het zicht onttrokken. Er zijn talloze stijlen van opvulpatronen. Ze bevatten; driehoekig patroon, archi, rechthoekig, honingraat of zeshoekig en concentrisch. Het Archi-invulpatroon is het meest geschikt voor ronde of ronde delen. Het rechthoekige invulpatroon is in staat om een ​​100% dicht deel te geven vanwege het parallelle en loodrechte raster. Het zeshoekige opvulpatroon biedt de hoogste sterkte-gewichtsverhouding, maar het printen duurt het langst.

Infill-dichtheid

Een 0% vulling heeft geen vulling en een 100% vulling geeft een volledig solide deel. De 100% vulling maakt het sterkste deel. In veel gevallen is het echter een onnodig materiaalgebruik dat het gewicht en de kosten verhoogt. Het honingraatpatroon is het beste voor percentages van minder dan 50%, terwijl het rechtlijnige patroon het beste is voor percentages boven de 50%. Veel voorkomende vullingsdichtheden liggen tussen 20% en 25%.

Onderdeeloriëntatie

3D-geprinte onderdelen zijn het sterkst in vlakken evenwijdig aan de gebouwde behuizing, omdat de moleculaire binding in een laag veel meer is dan de lijmverbindingen tussen lagen. Dit zijn de X- en Y-vlakken. Hoewel deze techniek gebruikelijk is bij FDM 3D-printen, kan deze worden gebruikt in andere processen zoals SLA en SLS om de sterkte te verbeteren. De oriëntatie van het onderdeel is afhankelijk van waar de belasting en druk in het onderdeel worden ervaren.

Schelpdikte

Dit speelt een belangrijke rol bij het versterken van 3D-onderdelen. Een dikkere schaal maakt een onderdeel sterker. Voor FDM-printen is een schaaldikte van 3 tot 4 keer de spuitmonddiameter het beste voor onderdelen die zwaar en langdurig worden belast. De meeste 3D-printprocessen gebruiken een standaard minimum van ongeveer 1 mm dikte. Het verhogen hiervan zal echter de trek- en slagvastheid verbeteren. Raadpleeg onze ontwerphandleidingen voor gedetailleerde informatie over de aanbevolen dikte voor andere 3D-printtechnologieën.

Post-productieverwerking

Om de stevigheid van bedrukte onderdelen verder te vergroten, zou je ook kunnen denken aan nabewerking. De volgende nabewerkingen die de sterkte van 3D-geprinte onderdelen aanzienlijk kunnen vergroten.

gloeien

Gloeien is gewoon een proces waarbij een 3D-geprint onderdeel wordt verwarmd en geleidelijk wordt afgekoeld om de interne spanningen te verlichten, wat resulteert in een harder onderdeel. Hoewel metalen en glas kunnen worden gegloeid, kunnen niet alle polymeren worden gegloeid. Sommige materialen die geschikt zijn om te gloeien zijn PLA, PET en PA 12.

Elektroplating

Galvaniseren is een post-printtechniek waarbij het onderdeel wordt ondergedompeld in een oplossing van water en metaalzouten. Wanneer stroom door de oplossing wordt geleid, vormen metaalkationen een dunne laag rond het onderdeel. Deze techniek kan worden toegepast op 3D-onderdelen van FDM-, SLS-, SLA- of SCM-printers. Het geeft het onderdeel een bijna identieke mechanische eigenschap als metalen onderdelen, en is dus een veel goedkoper alternatief voor 3D-metaalprinten voor verschillende toepassingen.

Gegalvaniseerde onderdelen zijn echter nog steeds van binnen plastic en dus als ze worden verwarmd tot een hogere temperatuur dan de verwekingstemperatuur van het plastic aan de binnenkant, gaat de innerlijke kracht verloren; zelfs als het uitwendige metaal niet smelt. Voor het galvaniseren kunnen verschillende metalen worden gebruikt, zoals zink, chroom, nikkel, koper, enz. Voor het galvaniseren is het belangrijk om het 3D-onderdeel te primen om een ​​geleidend oppervlak te verkrijgen dat geschikt is voor het metaal om aan te hechten. Grafiet wordt vaak gebruikt voor de priming.

Harscoating

Voor het coaten van 3D-geprinte onderdelen kunnen epoxyharsen of polyesterharsen worden gebruikt. Epoxycoating is een onoplosbare oppervlaktecoating die wordt aangebracht met epoxyverf. De verf bevat twee chemicaliën; een epoxyhars en een verharder. De resulterende coating is meestal duurzamer en taaier dan ongecoate onderdelen. Epoxycoating is echter niet geschikt als extreme geometrische nauwkeurigheid en scherpe randen nodig zijn voor het onderdeel. Polyesterharsen daarentegen zijn dun en kunnen over ingewikkelde delen worden verspreid. De hars begint 5 minuten na het aanbrengen uit te harden en duurt meestal 24 uur om volledig te drogen. Harscoating kan op elk onderdeel van elke printer worden aangebracht.

Koolstofvezelversterking

Koolstof- of glasvezels kunnen ook worden gebruikt om 3D-onderdelen te versterken. Koolstofvezel heeft een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding en wordt het best gebruikt voor onderdelen die worden gebruikt in omstandigheden van constante belasting. In tegenstelling tot koolstof buigen glasvezels tot ze stuk gaan. De vezels kunnen op twee manieren worden gelamineerd:

  • Korte vezelversterking

Bij deze methode worden de vezels gehakt en gemengd met de thermoplast om de sterkte en stijfheid te verbeteren

  • Continue vezelversterking

Bij deze techniek moet de vezel continu worden geïntegreerd in de thermoplast terwijl deze wordt geëxtrudeerd en gedeponeerd. Deze techniek vereist twee nozzles om tegelijkertijd te printen.

Conclusie

Bij Xometry Europe bieden we op verzoek van klanten verschillende verstevigingsopties voor 3D-geprinte onderdelen. Ga gewoon naar ons platform voor directe offertes, upload uw modellen, kies uw opties en voila:uw zeer sterke 3D-geprinte onderdeel wordt binnen enkele dagen bij u afgeleverd.


3d printen

  1. Aan de slag met 3D-printen voor maximale zakelijke impact
  2. Een thermoset composiet onderdeel ontwerpen [Infographic]
  3. Hoe 3D-printen de ruimtevaart veranderde
  4. Metalen 3D-printtoepassingen (deel 1)
  5. Een 3D-geprinte Tesla-turbine ontwerpen – deel 1
  6. 3D-geprinte extreme drones
  7. Maatnauwkeurigheid van 3D-geprinte onderdelen
  8. Hoe 3D-geprinte roosterstructuren onderdelen kunnen verbeteren
  9. Hoe maatvast zijn 3D-geprinte onderdelen?
  10. Hoe u een bedrijf voor apparatuur of machineonderdelen kiest
  11. Inspectiemethode voor 3D-geprinte onderdelen (deel 3)